Kuvat Arbonaut Oy Laserkeilaus yksityismetsien inventoinnissa Laserkeilaus ja korkeusmallit Maanmittauslaitoksen seminaari 9.10.2009 Juho Heikkilä Metsätalouden kehittämiskeskus Tapio Sisältö Kuva Metla 1. Strategiset tavoitteet 2. Metsävaratietojärjestelmä 3. Metsien inventointi ja ajantasaistus 4. Tuloksia (P-Savon pilotti ja MMM Kevätlaser) 5. Tuotteet ja palvelut 1
Metsäkeskusten uuden järjestelmän strategisia tavoitteita 1. Metsävaratiedon tulee olla kaikkien tietoa tarvitsevien käytettävissä, mutta yksittäiseen tilaan yhdistettävissä oleva tieto kuitenkin vain metsänomistajan luvalla. 2. Ylläpidetään kattava (yksityismetsät), riittävän tuore (<5 v.) ja laadukas (tarkkuus väh. nyk. tasolla) metsävaratietokanta, joka mahdollistaa operatiivisen toiminnan. 3. Metsävaratiedon keruun pinta-alaa lisätään (tavoite 1 -> 1,5 milj.ha/v) ja kustannuksia vähennetään (tavoite 40%). 4. Inventointimenetelmän tuottavuutta ja kustannustehokkuutta tulee parantaa, yhteistyötä tulee lisätä, resursseja tulee kohdentaa enemmän neuvontaan ja palveluun. Uusi metsävaratietojärjestelmä Uuden tietojärjestelmän käyttöönotto 2010 (ArcGIS). Metsäkeskuksille keskitetty metsätietokanta (METI). Kuviotiedon tietosisältö pääosin nykyisen kaltainen (Solmu). Metsävara- ja metsäsuunnittelutieto erillisinä tietovarastoina. Metsävaratiedon keruussa luovutaan kattavasta maastoinventoinnista ja otetaan käyttöön kaukokartoitusperusteinen toimintamalli, joka jakaantuu 2 pääprosessiin; inventointi ja ajantasaistus. Liikkeelle 2010. Metsävaratieto = Julkisin varoin, kaukokartoituksella ja kohdennetulla maastoinventoinnilla tuotettu kuviokohtainen metsävaratieto. Puulajeina mänty, kuusi ja lehtipuu. Toimenpide-ehdotukset pääosin laskentajärjestelmällä simuloituja kuviokohtaisia toimenpiteitä. Saadaan metsävarojen nykytilanne. Metsäsuunnittelutieto = Asiakasrahoitteisesti, maastoinventoinnilla tarkennettu kuviokohtainen metsäsuunnittelutieto. Toimenpide-ehdotukset maastotarkistettuja, tarkemmin ajoitettuja ja sisältävät metsänomistajan tavoitteet ja rajoitteet. Mukana kehitysennusteet, tulot ja menot. 2
Tiedonkeruuprosessit: Alueelliset metsävarat (inventointi ja ajantasaistus) Metsäsuunnittelu UMT Metsänomistaja Tuotteet ja palvelut: Julkiset (va) esim. Minun metsäni tiedote, Asiakasrahoitteiset (lt) esim. metsäsuunnitelma Muut operatiiviset järjestelmät kuten: Asiakkuuden hallinta Viranomaisjärj. (Aste, Masto, Kemera, Virta) Metsänparannus (tie/oja) Luonnonhoito Raportointi Verkkopalvelu, sähköinen asiointi Paikkatietosovellus Ulkoiset paikkatietopalvelut Kuvapalvelin Metsäalan toimijat Sähköinen tiedonsiirtopalvelu METIkanta Laskentajärjestelmä Maastotiedonkeruujärjestelmä Metsävaratiedon keruu ja ajantasaistus 10 v. keilaus- ja vähintään 5 v. ilmakuvauskierto. Tarkoittaa n. 1,5 milj.ha inventointia ja 1,5 (- 3) milj.ha ajantasaistuskuvauksia vuosittain. Toimenpiteiden mahd. jatkuva ajantasaistus (viranomais- ja toimijatieto). laskennallinen puuston kasvatus (vuoden välein tai tarvittaessa). kuviorajojen tarkennus uusilta ilmakuvilta inventointien välissä (leimikko eri kuin inventointikuvio). 3
Ajantasaistusprosessi Aluevalinta ja aineiston kilpailutus (mk) Ilmakuvaus ja datan prosessointi (ostopalvelu) Toimenpide- ja tapahtumatietojen hankinta ja koostaminen; toimijat, viranomaiset ja mo:t (mk) Toimenpiteiden kohdentaminen ja kuvioinnin päivitys (mk) Kuviotietojen ajantasaistus ja tulosten vienti tietokantaan (mk) KÄYTTÖÖNOTTO (mk) Ilmakuvaus ajantasaistuksessa Vanhasta ja uudesta ilmakuvasta muodostettu muutoskuva (esim. päätehakkuut näkyvät punaisena). 4
Inventointiprosessi Aluevalinta sekä aineiston ja tulkinnan kilpailutus (mk) Kaukokartoitus; laserkeilaus, ilmakuvaus ja datan prosessointi (ostopalvelu) Kuviointi; perinteinen tai automaattikuviointiin perustuva (mk) Maastokoealojen sijoittelu, mittaus ja laskenta (mk) Puustotulkinta ja mahdollinen automaattikuviointi (ostopalvelu) Kuviotietojen koostaminen, ja tulosten vienti tietokantaan (mk) Kohdennettu maastoinventointi; kohteiden valinta ja maastotyöt (mk) KÄYTTÖÖNOTTO (mk) Kaukokartoitusperusteinen metsien inventointi Inventoinnissa käytetään laserkeilaus- ja ilmakuva-aineistoa. Puustotulkinnan mallinnusaineistoksi tarvitaan maastokoealoja, jotka paikannetaan 1 m tarkkuudella. Mitataan 500-700 metsikkökoealaa/inventointialue, joka on 50 000 100 000 ha tai yli. Mitä isompi alue, sen kustannustehokkaampi. Laseraineiston korkeusjakaumatietoja ja ilmakuvien sävyarvo- ja tekstuuritunnuksia käytetään ennustamaan maastokoealoilta mitattuja puustotunnuksia (pituus, tilavuus, puulaji jne.) koko inventointialueelle. First Second Kuvat Blom Kartta Oy Third Last All Returns Kuva Joensuun yliopisto 5
Koealojen ennakkosijoittelua P-Savon pilotissa (ositettu ryväsotanta) Koealaprosessi - ennakkosijoittelu Alueen ositemuuttujien tavoitejakaumat kuviotiedoista. 6
Koealaprosessi - ennakkosijoittelu Koealaehdokkaiden generointi. Koealaprosessi - ennakkosijoittelu Mitattavien koealojen valinta optimointiohjelmalla. Iteratiivinen laskentaprosessi, jolla valitaan haluttu määrä koealoja, joiden jakaumat vastaavat mahdollisimman hyvin koko alueen kuviotiedoista laskettuja ositemuuttujien tavoitejakaumia (menetelmäkehitys ja koodaus pääosin Metsäntutkimuslaitos, sovelluskehitys Tieto). 7
Koealamittauksia Kuopiossa (vas. GPS-paikannus) Koealaprosessi mittaus ja laskenta GPS-kuva, Metsäkeskus P-Savo Metsäkeskusten koealamittauksen kehitys Työtavat (yksin/kaksin), mittavälineet (esim. Masser), GPS (Trimble ProXRT, mukana Glonass), koealamittaussovellus ja GPS-liittymä maastotallentimeen (Bitcomp Oy). Metlan koealalaskentapalvelun kehitys Mahdollisuus hyödyntää Valtakunnan metsien inventoinnin (VMI) laajoja koeala-aineistoja sekä mallinnus-, laskenta- ja kalibrointiosaamista (esim. puuston pituusmallit). 8
Puustotulkintahilaa P-Savon pilottialueelta Kuva Arbonaut Oy Hilaperusteinen tulkinta soveltuu hyvin myös metsävaratiedon ajantasaistukseen, kun kuviorajat muuttuvat. Myös mikrokuviointia voidaan hyödyntää. Kuviotason metsikkötiedot yleistetään kuvioille osuvien hilaruutujen summa- ja keskitunnuksina. Automaattikuviointia P-Savon pilottialueelta Kuvat Arbonaut Oy Tavoitteena on saada lähempänä metsikkökuvioita oleva automaattikuviointi. Kuviointiin leikataan vähintään kiinteistörajat, vedet sekä tiet/linjat. Peltomaskia vielä testataan. Kuviointi tarkistetaan ja yhdistetään tarvittaessa lopullisia toimenpidekuvioita pienemmistä mikrokuvioista. Lisäksi viimeistellään pihaalueet, siemenpuukuviot tms. käsin editointia tarvitsevat kohteet. 14. lokakuuta 2009 9
Pilottialue Kuopio/Karttula - keilaus, ilmakuvaus ja koealamittaus 2008 koko alue n. 46 000 ha, yksityismaita n. 31 000 ha metsätalousmaita n. 23 000 ha tulkitsijat: Arbonaut Oy, Blom Kartta Oy, Metla kevätlaser-alue n. 5 000 ha (vihr.), tutkimus JoY P-Savon pilotti Uusia ilmakuvia ei saatu länsipäästä aluetta (käytettävissä oli 2005 filmikuvat). Koealoja mitattiin 543 kpl, joista 36 jäi vanhojen kuvien alueelle. Koealakohtaisessa vertailussa Tulkitsija 1 käytti lähes kaikkia koealoja ja muut uusien kuvien alueen koealoja. Näinollen tulokset eivät ole täysin vertailukelpoisia (koealasetin ero näkyy tod.näk. puulajikohtaisissa tuloksissa). Pilotissa testattiin myös taimikkotulkintaa. Tavoitteena olisi saada riittävän luotettavat tiedot varttuneille taimikoille ja erityisesti taimikonhoitotarve. 193 maastossa tarkistetun taimikon perusteella tämä ei onnistunut vielä tässä pilotissa, vaan vaatii jatkokehitystä. Koealakohtainen pistetarkkuus ei kerro suoraan menetelmän käyttökelpoisuutta, koska kyseessä on alueperusteinen kuviotasolle kehitetty menetelmä. Yleensä koealatason virheistä saa vähentää ainakin 1/3, kun siirrytään kuviotasolle (laskettu myös esimerkiksi). Kokonaispuuston tunnukset hyviä, puulajikohtaisissa estimaateissa edelleen parannettavaa (erityisesti vähemmistöpuulajien osalta, pilottialueella kuusi vallitseva). 10
P-Savon pilotin tuloksia Tunnus RMSE% (suht.keskivirhe), koeala RMSE%, kuviotason arvio, 1/3 pienempi Tulk1 (538) Tulk2 (508) Tulk3 (507) Tulk1 Tulk2 Tulk3 Kok. H (pituus) 7.8 11.0 17.8 5.2 7.3 11.9 puusto D (läpimitta) 14.9 17.6 25.9 9.9 11.7 17.3 PPA (pohjapinta-ala) 18.1 18.5 23.0 12.1 12.3 15.3 V (tilavuus) 21.6 22.7 24.4 14.4 15.1 16.3 Kuusi h 11.4 19.9 21.8 7.6 13.3 14.5 d1.3 18.6 27.3 29.5 12.4 18.2 19.7 ppa 44.8 36.2 44.7 29.9 24.1 29.8 v 49.1 41.9 46.7 32.7 27.9 31.1 ikä 21.6 26.4 30.0 14.4 17.6 20.0 Mänty h 9.5 20.3 15.3 6.3 13.5 10.2 d1.3 15.5 27.9 22.0 10.3 18.6 14.7 ppa 74.8 65.7 71.1 49.9 43.8 47.4 v 87.4 75.2 76.1 58.3 50.1 50.7 ikä 29.4 41.8 31.3 19.6 27.9 20.9 Lehtipuu h 14.8 21.0 19.3 9.9 14.0 12.9 d1.3 28.3 34.6 33.3 18.9 23.1 22.2 ppa 74.7 51.5 62.6 49.8 34.3 41.7 v 83.3 56.4 64.1 55.5 37.6 42.7 ikä 27.7 34.3 33.1 18.5 22.9 22.1 Kevätlaser MMM-hankkeen tuloksia (k-msn) Aineisto 192 kpl puustoltaan eri tyyppisiä koealoja (keh.lk. 02-04, eli nuori, varttunut ja uud.kypsä). Kevät- ja kesäaineiston malleja ei voi käyttää ristiin, eikä aineistoja pidä sekoittaa keskenään. Kevätlaseraineistolla tehdyt havuja lehtipuutilavuuksien ennusteet olivat kesäaineistoon perustuvia ennusteita tarkempia. Kevätdata erotteli havu- ja lehtipuut melko hyvin ilman ilmakuvien käyttöä. Ero ennusteiden tarkkuudessa pieneni kun mukaan otettiin ilmakuvat. Kesädata, laser RMSE% BIAS% Lehti V 84.09 0.92 Havu V 58.25-0.33 Tot V 27.70 0.01 Kevätdata, laser Lehti V 47.42 0.29 Havu V 30.36 1.13 Tot V 22.22 0.89 Kesädata, laser + ilmakuvat Lehti V 46.22 0.30 Havu V 39.39 0.29 Tot V 24.23 0.29 Kevätdata, laser + ilmakuvat Lehti V 41.45 1.90 Havu V 28.67 0.35 Tot V 22.78 0.77 Joensuun yliopisto, metsätieteellinen tdk. 11
Metsään.fi-palvelu Valtionavulla tuotettava käyttömaksullinen palvelu (käyttöönotto 2011) Toimijoiden palvelu Tiedot tiloista, joihin toimijalla on metsänomistajan lupa. Mahdollista tuoda myös itse metsäsuunnittelussa kerättyä tietoa Kohteiden näkyvyys toimialueen ja toimialan mukaan. Työnvälityksessä hoitotyöt, hakkuut ja asiantuntijapalvelut Metsään.fi toimijoille Perusosan ominaisuudet Suosikkikunnat Hakutoiminnot Metsään.fi metsänomistajille Perusosa Metsikkötiedot Viranomaisasiointi Töiden välitys Metsään.fi-tiedote Plus Työ- ja hakkuusuunnitelmat Omat merkinnät Peruskäyttäjän ominaisuudet Avattavissa kaikille metsänomistajille metsävaratietoon perustuen. Metsävaratiedon sijaan palveluun voidaan tuoda metsäsuunnittelussa kerättyä kuviotietoa ja toimenpideehdotuksia. Myös toisten toimijoiden tuottamaa tietoa. Niille, joille perustoiminnot eivät riitä. Metsänomistajan etusivu - luonnos 12
Toimijan etusivu - luonnos Metsätilan päätehakkuukohteet ja kuvion tietosivu - luonnos 13